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原文传递基于桥梁防船撞预警系统视频预处理关键技术研究

论文题名：	基于桥梁防船撞预警系统视频预处理关键技术研究
关键词：	大型桥梁;防船撞主动预警系统;运动估计;超分辨率重建;视频稳像
摘要：	在大型桥梁防船撞主动预警系统设计中，受到成像系统、车辆震动等因素的干扰，导致拍摄视频存在抖动，使得我们采集的图像并不理想。数字成像系统在拍摄过程中的抖动会造成采集视频序列的不稳定，这样会造成视频的质量和视觉效果变差，严重影响后续图像信息的处理。同时图像在采集过程中受外界降质因素的干扰而产生降质。对于大型桥梁防船撞预警系统中，如何准确地进行轮船检测与跟踪，对视频预处理技术的研究提出了挑战，本文针对视频稳像及图像的超分辨率重建进行了研究，包括: 　　(1)针对大型桥梁防船撞主动预警系统关键技术研究系统中，视频采集过程中受外界干扰造成的抖动会影响后续船舶的标定及跟踪问题。本文研究了视频的预处理算法（视频稳像）。其中与传统的稳像方法不同的是，经典的稳像方法是采集的目标对象一般是静止的。而本文结合大型桥梁防船撞系统的实际应用场景，视频采集中目标对象为移动大型轮船，但移动的轮船对于步骤中运动估计部分造成干扰。于是本文结合实际应用场景对常见的稳像方法做了一些改进。　　在运动估计阶段:考虑到河岸景物是静止的，因此可以利用采集图像中静止部分特征点的提取及匹配来进行运动估计，本文的改进之处是，首先利用常见的特征点匹配思想，结合江岸及河道的边缘，采取Canny边缘检测的方法自动检测出江岸及河道的边缘，然后抹除边缘以内的区域（即轮船的移动区域）再进行特征点匹配。在特征点匹配部分，针对传统方法匹配时普遍帧率偏低，匹配率较低的问题，本文通过将FLANN算法和SURF算法两者结合起来使用，用SURF进行关键点和描述符的提取，用FLANN进行匹配。通过边缘线以外的特征点的位置变化计算全局运动矢量。　　该视频稳像方法能够很好的解决大型桥梁防船撞主动预警系统中预处理部分的去抖动，在一定程度上有效的防止了后续目标跟踪中出现的虚警和漏警现象。　　(2)图像在采集过程中受到各种因素影响而产生降质，从而对后续目标的检测与跟踪造成影响，为尽可能的减少因降质而造成的检测率低及跟踪过程中存在的漏警和虚警问题，本文首先研究了传统图像的超分辨率重建方法。针对实际应用，提出了基于高斯金字塔分层的Vandewalle配准算法的超分辨率重建技术。　　在亚像素配准阶段，考虑到高斯金字塔法是一种由粗到精的策略，鉴于高斯金字塔分层处理可以减少搜索时间，使得匹配精度更高的优势;以及Vandewalle配准算法是利用不走样的低频信息进行配准的，该方法的鲁棒性较强，本文提出了基于高斯金字塔分层的Vandewalle配准算法。重建结果证明，该算法可以更好的保留图像细节，提高图像重建质量。
作者：	王艳纳
专业：	控制工程
导师：	李振华;肖刚
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文